（课标通用版）2020版高考物理总复习第九章04微专题6带电粒子在叠加场中的运动课件.pptx

微专题6带电粒子在叠加场中的运动,考点一带电粒子在叠加场中运动的科技应用,考点二带电粒子在叠加场中的运动,考点三有轨道约束的叠加场问题,考点突破,考点四带电体在复合场中的运动分析,考点一带电粒子在叠加场中运动的科技应用,考点突破,续表,例1(多选)自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近霍尔传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图,当磁场靠近霍尔元件时,导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即霍尔电势差。下列说法正确的是(),A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小B.自行车的车速越大,霍尔电势差越高C.图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向移动形成的D.如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差将减小,答案AD解析根据单位时间内的脉冲数可知车轮转动的转速,若再已知自行车车轮的半径,根据v=2rn即可获知车速大小,选项A正确;题图乙中霍尔元件的电流I是由电子定向移动形成的,选项C错误;根据霍尔原理可知q=Bqv,U=Bdv,即霍尔电势差只与磁场强度、霍尔元件的厚度以及电子定向移动的速率有关,与车速无关,选项B错误;如果长时间不更换传感器的电源,则会导致电子定向移动的速率减小,故霍尔电势差将减小,选项D正确。,考向1速度选择器1.(多选)如图所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置。待选粒子带正电且电荷量与其表面积成正比,待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零,加速电场区域的板间电压为U,粒子通过小孔O2射入正交的匀强电场和匀强磁场区域,其中匀强磁场的磁感应强度大小为B,左右两极板间距为d,区域的出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上,若半径为r0、质量为m0、电荷量为q0的纳米粒子刚好能沿该直线通过,不计纳米粒子重力,则(),A.区域的电场的场强大小与磁场的磁感应强度大小的比值为B.区域左右两极板间的电势差U1=BdC.若密度相同的纳米粒子的半径rr0,则它进入区域时仍将沿直线通过D.若密度相同的纳米粒子的半径rr0,它进入区域时仍沿直线通过,则区域的电场强度与原电场强度之比为,答案AD解析设半径为r0的粒子经区域的电场加速后的速度为v,则有q0U=m0v2;设区域内电场强度为E,由题意可知洛伦兹力等于电场力,即q0vB=q0E,联立解得E=B,则=,区域左右两极板间的电势差为Ed=Bd,故A正确,B错误;若纳米粒子的半径rr0,设半径为r的粒子的质量为m,带电荷量为q,经区域的电场加速后的速度为v,则m=,m0,q=q0,由mv2=qU,解得v=vmbmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma,解析因微粒a做匀速圆周运动,则微粒重力不能忽略且与电场力平衡,有mag=qE;由左手定则可以判定微粒b、c所受洛伦兹力的方向分别是竖直向上与竖直向下,则对b、c,由平衡条件可得mbg=qE+BqvbqE、mcg=qE-Bqvcmamc,B正确。,考点三有轨道约束的叠加场问题带电体在叠加场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下,除受场力外,可能还受弹力、摩擦力作用,常见的运动形式有直线运动和圆周运动,此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况,并注意洛伦兹力不做功的特点,运用动能定理、能量守恒定律、牛顿运动定律等求出结果。,例3如图,绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,电场强度大小为E,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑,到达C点时离开MN做曲线运动。A、C两点间距离为h,重力加速度为g。(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vC;(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf;(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度,最大的位置,当小滑块运动到D点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD,从D点运动到P点的时间为t,求小滑块运动到P点时速度的大小vP。,答案(1)(2)mgh-(3)解析(1)小滑块沿MN运动过程,水平方向受力满足qvB+N=qE小滑块在C点离开MN时N=0解得vC=,(2)由动能定理得mgh-Wf=m-0解得Wf=mgh-(3)如图,小滑块速度最大时,速度方向与电场力、重力的合力方向垂直。撤去磁场后小滑块将做类平抛运动,等效加速度为g,g=且=+g2t2解得vP=,考向1杆约束1.(多选)如图所示,质量为m、带电荷量为+q的带电圆环套在足够长的绝缘杆上,杆与环之间的动摩擦因数为,杆处于正交的匀强电场和匀强磁场中,杆与水平电场的夹角为,若环能从静止开始下滑,则以下说法正确的是(BC)A.环在下滑过程中,加速度不断减小,最后为零,B.环在下滑过程中,加速度先增大后减小,最后为零C.环在下滑过程中,速度不断增大,最后匀速D.环在下滑过程中,速度先增大后减小,最后为零,解析对环进行受力分析,可知环受重力、电场力、洛伦兹力、杆的弹力和摩擦力作用,由牛顿第二定律可知,加速度a1=,当速度v增大时,加速度也增大,当速度v增大到弹力反向后,加速度a2=,随速度v的增大而减小,当加速度减为零时,环做匀速运动,B、C正确。,考向2面约束2.如图所示,带电荷量为+q、质量为m的物块从倾角为=37的光滑绝缘斜面顶端由静止开始下滑,磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向外,求物块在斜面上滑行的最大速度和在斜面上运动的最大位移。(斜面足够长,取sin37=0.6,cos37=0.8),答案,解析对物块进行受力分析可知,物块沿斜面运动过程中加速度不变,但随速度的增大,物块所受支持力逐渐减小,最后离开斜面,所以当物块对斜面的压力刚好为零时,物块沿斜面滑行的速度达到最大,同时位移达到最大。当物块的速度达到最大时,有qvmB=mgcos物块沿斜面下滑过程中,由动能定理得mgsmsin=m,由两式联立得vm=、sm=。,反思领悟,考点四带电体在复合场中的运动分析,1.(2018安徽安庆模拟)如图所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中恰好做匀速圆周运动,其轨迹半径为R,已知该电场的电场强度为E,方向竖直向下;该磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。不计空气阻力,设重力加速度为g,则(C),A.液滴带正电B.液滴比荷=C.液滴沿顺时针方向运动D.液滴运动的速度大小v=,解析带电液滴在重力场、匀强电场、匀强磁场的复合场中做匀速圆周运动,可知电场力竖直向上且qE=mg,则液滴带负电,=,故A、B错误;由左手定则可判断液滴沿顺时针方向转动,C正确;对液滴有qE=mg、qvB=m,得v=,故D错误。,2.(2016天津理综,11,18分)如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=5N/C,同时存在着水平方向的匀强磁场,其方向与电场方向垂直,磁感应强度大小B=0.5T。有一带正电的小球,质量m=110-6kg,电荷量q=210-6C,正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动,当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象),取g=10m/s2。求:(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向;(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。,答案(1)见解析(2)3.5s解析(1)小球匀速直线运动时受力如图,其所受的三个力在同一平面内,合力为零,有qvB=,代入数据解得v=20m/s速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足tan=代入数据解得tan=60,(2)解法一撤去磁场,小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动,设其加速度为a,有a=设撤掉磁场后小球在初速度方向上的分位移为x,有x=vt设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y,有y=at2,a与mg的夹角和v与E的夹角相同,均